цементация грунта: Укрепление грунта инъекцией растворов на основе цементных вяжущих.
силикатизация грунта: Укрепление грунта инъекцией в него растворов на основе силиката натрия* и отвердителей в виде слабых растворов кислот или щелочей.
смолизация: Укрепление грунта инъекцией в него растворов полимерных смол и отвердителей в виде слабых растворов кислот.
струйная цементация: Укрепление грунта перемешиванием его под высоким давлением с инъекционным раствором на основе цемента.
однорастворная система: Нагнетание одно или многокомпонентного раствора в грунт через скважину.
двухрастворная система: Последовательное, через одну скважину, или одновременное, через две рядом расположенные скважины, нагнетание основного раствора и раствора отвердителя в грунт.
инъектор: Оборудование, установленное в скважину для нагнетания инъекционного раствора в грунт.
П р и м е ч а н и е – Инъектор – металлическая или пластмассовая оснастка.
прочность: Свойство затвердевшего строительного раствора, не разрушаясь воспринимать различные виды нагрузок и воздействий. [ГОСТ 4.233-86, приложение 2].
вязкость условная: Величина, косвенно характеризующая внутреннее трение инъекционного или бурового раствора по времени истечения его из воронки через калиброванное отверстие под действием сил гравитации (по СТО Газпром 2-3.2-293-2009 [1]).
Жидкое стекло.
водоотделение: Количество воды, отделившейся при расслоении тампонажного раствора вследствие осаждения твердых частиц (по ГОСТ 30515).
усадка тампонажного камня: Уменьшение линейных размеров тампонажного камня при твердении (по ГОСТ 30515).
сроки схватывания раствора: Время начала и конца схватывания раствора с потерей подвижности и определенной степени затвердевания в результате гидратации вяжущего (по ГОСТ 30515).
время гелеобразования раствора: Время потери подвижности растворов на основе полимерных смол и силикатов.
жизнеспособность раствора: Время, в течение которого растворная смесь сохраняет требуемые технологические свойства без потери подвижности.
4. Общие положения
4.1. Инъекционное укрепление грунтов при строительстве подземных сооружений следует применять для преодоления участков несвязных водонасыщенных и нарушенных скальных грунтов (ГОСТ 25100), ликвидации водопритоков в подземные выработки и сооружения, устройства ограждений котлованов, защитных экранов (завес), укрепления оснований и фундаментов зданий и других сооружений, находящихся в зоне влияния строительства.
4.2. Методы укрепления грунтов по типу используемых инъекционных материалов подразделяются на цементацию, силикатизацию и смолизацию; по методу введения раствора в грунт – на обычную инъекцию и струйную цементацию.
4.3. Метод укрепления грунтов выбирается на этапе проектирования строительного объекта на основании инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, требований экологии и технико-экономического сравнения вариантов укрепления грунта в соответствии с разделами 5 и 6 и приложениями А – Д.
В зависимости от инженерно-геологических условий, цели и принятого способа укрепления грунта следует применять инъекционные растворы на основе минеральных вяжущих по ГОСТ 31108 или полимерных материалов по ГОСТ 14231, обладающих широким диапазоном реологических и физико-механических характеристик, и обеспечивающих повышение прочности, противофильтрационной плотности грунтов или водоподавление.
5. Проектирование работ по укреплению грунтов
5.1. Особенности инженерных изысканий и исследований
5.1.1. В дополнение к основным инженерно-геологическим изысканиям (см. СП 47.13330) для выбора метода укрепления грунтов и получения исход ных данных для проектирования инъекционных работ следует проводить специальные изыскания и исследования (по СП 3.02.01-83 [2], руководству [3], СТО 86494684-001-2010 [4]) в установленной 5.1.1.1 – 5.1.1.4 последовательности.
5.1.1.1. На первом этапе следует получить подробные данные о геологическом строении грунтов, гидрогеологических условиях участка и физико-механических характеристиках грунтов на основании исследований, выполненных согласно СП 47.13330.
На стадии проектирования объекта для уточнения инженерно-геологических условий участка применительно к особенностям ведения инъекционных работ и уточнения характеристик грунтов (плотности, гранулометрического состава, пористости, коэффициента фильтрации, степени трещиноватости, проницаемости, гидростатического давления и химического состава грунтовых вод) следует выполнить дополнительное разведочное бурение.
5.1.1.3. На втором этапе должны быть выполнены лабораторные исследования по укреплению грунтов и опытное укрепление грунта в натурных условиях (см. СП 3.02.01-83 [2] и руководство [3]).
По результатам лабораторных исследований выбирается вид инъекционного раствора и материалы для его приготовления, определяются физико-механические и реологические характеристики раствора и физико-механические характеристики укрепленного грунта.
5.1.1.4. После выбора вида и состава инъекционного раствора следует выполнить опытное укрепление грунта (по СП 3.02.01-83 [2], руководству [3], СТО 86494684-001-2010 [4]) на строительной площадке для определения расчетного объема и радиуса инъекции раствора, физико-механических характеристик укрепленных грунтов, уточнения технологических приемов и параметров инъекции (давление нагнетания, расход материалов), времени инъекции единицы объема грунта, а при струйной цементации – давления нагнетания раствора и воздуха, скорости подъема и вращения монитора, расхода раствора на 1 м скважины.
П р и м е ч а н и е – Опытное укрепление грунтов выполняется при строительстве особо ответственных сооружений или в особо сложных инженерно-геологических условиях, а также при необходимости гарантированного получения заданных характеристик укрепленного грунта.
5.1.2. Если опытная инъекция не проводится, то при проведении работ по укреплению грунта не менее 10 % скважин от общего их числа считаются опытными.
По результатам проведения работ по укреплению грунта на опытных скважинах выполняется корректировка проектной документации на инъекционное укрепление грунтов.
5.1.3. В процессе производства работ по укреплению грунта, в зависимости от выявляемых изменений геологических и гидрогеологических характеристик грунтов, должны корректироваться предусмотренные проектом технологические параметры выполнения работ.
5.2. Состав проекта на укрепление грунтов
5.2.1. Разработка проектов на укрепление грунтов должна выполняться с соблюдением положений ГОСТ Р 21.1101 в две (проект и рабочая документация) или одну стадию (рабочий проект).
Проектная документация на инъекционное укрепление грунтов должна разрабатываться специализированной проектной организацией.
П р и м е ч а н и е – Под специализированной организацией понимается организация, основным направлением деятельности которой является выполнение комплексных исследований и проектирования данного вида работ, располагающая квалифицированным и опытным персоналом, в т.ч. с обязательным привлечением научных кадров, соответствующим сертифицированным оборудованием и программным обеспечением (СП 22.13330).
5.2.2. Проектная документация на укрепление грунтов должна включать следующие технические решения и данные (СП 3.02.01-83[2]):
- технико-экономическое обоснование выбора способа укрепления грунтов;
- решение о назначении типа (вида) основания или другой конструкции из укрепленных грунтов и конструктивной схемы укрепления в соответствии с решаемой технической задачей;
- масштабные инженерно-геологические планы и разрезы с нанесением расчетных контуров и размеров укрепляемых массивов грунта, а также требования к прочностным, деформационным и другим свойствам укрепленных грунтов;
- данные об объемах укрепления грунтовых массивов и общем количестве необходимых для выполнения работ материалов;
- расположение в укрепляемом массиве грунтов инъекционных и контрольных скважин в плане и по глубине с указанием их глубин, наклонов, диаметров, допускаемых отклонений;
- данные о номенклатуре, характеристиках и количестве необходимых для выполнения работ механизмов и оборудования (бурового, смесительного, инъекционного, компрессорного, емкостей и др.);
- порядок обработки грунтов инъекционными растворами, их удельный расход, давление нагнетания, порядок приготовления инъекционных растворов;
- технологические карты или схемы с описанием способов и технологической последовательности проводимых работ, трудозатрат и потребностей в механизмах и материалах по этапам, скорости вращения и подъема монитора при струйной цементации грунтов;
- объемы работ по контрольному укреплению грунтов и указания по их выполнению;
- дополнительные указания к мероприятиям по контролю качества работ, технике безопасности, охране окружающей среды;
- календарный план работ, в котором на основе объемов работ, технологии и наличия механизмов и оборудования устанавливаются последовательность и сроки выполнения отдельных видов работ;
- другие данные общестроительного характера (вспомогательные устройства, мероприятия при работах в зимних условиях и т.п.).
5.2.3. Конструкция (конфигурация) или размеры зон укрепления, требования к прочностным и фильтрационным свойствам укрепленных грунтов устанавливают расчетом, руководствуясь нормативами по проектированию оснований и фундаментов промышленных и гражданских зданий и транспортных сооружений (СП 22.13330, СП 45.13330, руководство [3], МГСН 2.07-97 [5], СП 32-105-2004 [6], СП 50-101-2004 [7]).
5.2.4. Задаваемые проектом расположение инъекционных скважин или инъекторов в плане, углы наклона и нормы нагнетания раствора по глубине должны обеспечивать сплошность укрепления грунтового массива, заданную конфигурацию и размеры согласно назначенной проектом конструктивной схеме укрепления грунтового массива.
5.3. Область применения и выбор метода укрепления грунтов
5.3.1. Инъекционные методы используются для повышения прочности и водонепроницаемости неустойчивых водонасыщенных дисперсных и скальных грунтов (ГОСТ 25100) со значительными водопритоками, для повышения несущей способности, стабильности устойчивости грунтовых массивов (СП 116.13330).
Границы применения методов инъекционного укрепления грунта приведены в таблице А.1 (приложение А).
5.3.2. При выборе метода инъекционного укрепления грунтов для конкретных инженерно-строительных и гидрогеологических условий объекта необходимо учитывать:
- цели инъекции (укрепление грунтов, стабилизация или уплотнение грунтовых массивов, защита от притока грунтовых вод);
- требуемые проектом параметры укрепления;
- границы применения того или иного способа в зависимости от характеристик укрепляемых грунтов;
- способ ведения работ (с дневной поверхности, из подземной выработки, подземного сооружения и т.п.);
- требования экологии;
- технико-экономические показатели вариантов укрепления грунта;
- организационные, технические и экономические возможности застройщика (технического заказчика) объекта;
- другие инженерно-строительные условия объекта.
5.3.3. Предварительно метод укрепления грунта в зависимости от его характеристик может быть назначен по таблице А.1 (приложение А). Ориентировочные данные по прочностным и деформационным характеристикам укрепленного грунта в зависимости от их вида (ГОСТ 25100) при струйной цементации приведены в таблице 1.
5.4. Технологические схемы производства работ и основные технологические параметры укрепления грунта
5.4.1. В зависимости от инженерно-геологических условий, месторасположения объекта, объема работ, габаритов и технических характеристик оборудования реализуется одна из технологических схем производства работ:
- укрепление грунтов с дневной поверхности (в зависимости от местных условий растворный узел перемещают по объекту по мере продвижения фронта работ или оставляют в центральной части, раствор подается по трубопроводам, проложенным к участку инъекционных работ);
- укрепление грунтов из подземной выработки в один этап или, при протяженной зоне неустойчивых грунтов, поэтапно, с чередованием фаз укрепления и проходки (буровое и инъекционное оборудование размещается в забое);